CN104400328B - 一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，通过设计制造法兰式楔形定位夹具，实现了楔形曲轴箱盖轴承孔系加工在数控车床上的定位夹紧；通过在定位夹具上设置对刀装置，实现了将工件坐标系原点建立在楔形曲轴箱盖轴承孔系公共轴线与箱盖斜面的交点上，进而达到了消除加工过程中的基准误差，提高了工件的尺寸精度目的；通过在定位夹具上设置平衡装置，降低了加工过程中的振动，提高了工件的表面精度。

Description

一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺
技术领域
本发明涉及零件的数控加工工艺，尤其涉及一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺。
背景技术
如图1示某公司生产的KG系列数码发电机组局部结构示意图。80是发电机机体，2是楔形曲轴箱盖，机体80和楔形曲轴箱盖2由斜面和定位销组合定位并通过螺栓联接为一体；曲轴81上的两只轴承82分别装在机体80和箱盖2的轴承孔内；83、85、87分别是发电机组的定子、转子及油封。转子85不同轴度不大于0.02mm，磁隙为0.12mm。
在结构示意图中，分别位于机体80和楔形曲轴箱盖2中的两轴承孔端面距L的尺寸精度决定着曲轴81组件装配的轴向精度。L尺寸偏小，装配后轴承轴向间隙过小，运行中轴承容易发热；L尺寸偏大，装配后轴承轴向间隙过大，运行中会使曲轴产生轴向窜动，直接造成发电机转子85的端面跳动。
图2是楔形曲轴箱盖2轴承孔系加工工序图。由图知，孔系中φ32mm轴承孔和φ27mm油封孔均是7级精度，φ34x3mm发电机定子定位凸台是7级精度；楔形曲轴箱盖2具有一个52°斜面，该斜面是箱盖装配的第一基准面。
在图2中，尺寸L1＝20mm是轴承孔A端面的线性定位尺寸，亦即是图1中尺寸L的组成环，制造公差为IT7级。由前述知，尺寸L1的精度对发动机的运行质量有重要影响。
分析图1中各零件的装配关系知，L1尺寸是楔形箱盖通过发动机机体52°斜面和定位销3的组合定位形成；而52°斜面与分布在机体和箱盖上两轴承孔公共轴线的交点O是L1的构成要素之一，所以O点是L1的设计基准点。根据基准重合原则，在数控加工中工件坐标系原点必须选在O点上。
然而，现有技术存在如下问题：因为点O是一个抽象的空间几何要素，在工件坐标系的建立过程中不能够直接接触，在轴承孔系加工中没有选为工件坐标系原点，从而产生了基准不重合误差。降低了L1加工的尺寸精度。
上述结构中各加工部位的主要尺寸精度，位置精度及表面粗糙度均由数控车床的精度来保证；而轴承孔端面A定位尺寸L1＝20mm的加工精度既与车床的进给精度有关，更受工件坐标系的设定及工序定位基准选择的影响，是工艺设计中要解决的关键技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种确保加工精度的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，包括如下步骤：
步骤一、将定位夹具安装于数控车床主轴上，使定位夹具的回转中心轴线与车床主轴轴线重合，将楔形曲轴箱盖固定于定位夹具上，使其轴承孔系的公共轴线与车床主轴轴线重合；
步骤二、设定工件坐标系：以楔形曲轴箱盖轴承孔系公共轴线为Z轴；以所述Z轴与楔形曲轴箱盖的斜面的交点为坐标系原点，以过该原点且与Z轴垂直的直线为X轴；
步骤三、装配校正对刀装置：将对刀装置固定于定位夹具上，使对刀装置的A工作面过坐标系原点且垂直于Z轴，该A工作面用于内孔镗刀的Z轴方向对刀；对刀装置上与A工作面平行的B工作面用于外圆车刀的Z轴方向对刀；
步骤四、建立工件坐标系和刀具补偿：利用对刀装置的A工作面对内孔镗刀进行对刀，建立工件坐标系Z轴；利用工件自身对刀，建立工件坐标系X轴；利用对刀装置的B工作面对刀，利用数控系统的刀具补偿功能，对外圆车刀进行校刀；
步骤五、编制加工程序，完成轴承孔系加工，包括以下工艺过程：
工序a、车床主轴带动定位夹具和楔形曲轴箱盖旋转，镗刀分别沿着Z轴和X轴方向进刀，镗刀对楔形曲轴箱盖内孔及端面进行粗镗及精镗；
工序b、车床主轴带动定位夹具和楔形曲轴箱盖旋转，车刀分别沿着Z轴和X轴方向进刀，车刀对楔形曲轴箱盖外圆凸台进行粗车及精车。
进一步地，所述步骤一中，楔形曲轴箱盖是通过设置在定位夹具的斜切面、一个削边销及一个圆销来进行定位的。
进一步地，所述对刀装置通过定位销钉和螺钉固定于所述定位夹具上。
进一步地，所述镗刀包括内孔右偏粗镗刀及内孔右偏精镗刀；所述车刀包括90°外圆粗车刀及90°外圆精车刀。
进一步地，所述数控车床采用CK6140数控车床。
进一步地，所述定位夹具为法兰式楔形定位夹具，其上设有与车床主轴法兰相配合的凹槽及与楔形曲轴箱盖的斜面相配合的斜切面、分别用于将其固定于车床主轴上的定位部及用于夹持楔形曲轴箱盖的夹持部。
进一步地，所述定位夹具上固定设有一使其质量绕轴分布更均匀的平衡块。
如上所述，本发明通过设计制造法兰式楔形定位夹具，实现了楔形曲轴箱盖轴承孔系加工在数控车床上的定位夹紧；通过在定位夹具上设置对刀装置，实现了将工件坐标系原点建立在楔形曲轴箱盖轴承孔系公共轴线与箱盖斜面的交点上，进而达到了消除加工过程中的基准误差，提高了工件的尺寸精度目的；通过在定位夹具上设置平衡装置，降低了加工过程中的振动，提高了工件的表面精度。
附图说明
图1为一种发电机组局部结构示意图(内含楔形曲轴箱盖)；
图2为楔形曲轴箱盖的加工工序图；
图3为图2中D处的局部放大图；
图4为本发明一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺的定位夹具与对刀装置的装配-侧视图；
图5为本发明一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺的定位夹具与对刀装置的装配-右视图。
其中：1、定位夹具；11、凹槽；12、圆销；13、削边销；2、楔形曲轴箱盖；21、轴承孔；22、油封孔；23凸台；24、内孔角；3、平衡块；4、对刀装置；80、机体；81、曲轴；82、轴承；83、定子；85、转子；87、油封。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
请参阅图1至图5，本发明一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，包括如下步骤：
步骤一、设计制造定位夹具，并将定位夹具1安装于数控车床主轴上，使定位夹具1的回转中心轴线与车床主轴轴线重合；将楔形曲轴箱盖2固定于定位夹具1上，使楔形曲轴箱盖2上的轴承孔系的公共轴线与车床主轴轴线重合，如此可实现车床主轴、定位夹具1回转中心轴线和楔形曲轴箱盖2的轴承孔系公共轴线三者共轴；具体地，所述定位夹具1的主体为一面两销法兰式斜面结构，其上设有与楔形曲轴箱盖2倾斜角度相同的斜切面，且在该斜切面上设有两个定位销，分别为一个圆销12和一个削边销13，在本实施例中，该斜切面与楔形曲轴箱盖的斜面的倾斜角度θ一致，均为52°；所述定位夹具1上还设有用于将其固定于车床主轴上的定位部，该定位部具体为一凹槽11，安装时，所述定位夹具1通过该凹槽11卡持于数控车床主轴法兰盘(图未示)上，并作精准校正；此外，该定位夹具1的中部开设有一通孔，为镗刀加工提供工作空间；具体地，所述楔形曲轴箱盖2是以一面两销的方式定位并固定于定位夹具1上的，操作步骤是：先辨别楔形曲轴箱盖2斜面和定位夹具1斜切面的倾斜方向，再将楔形曲轴箱盖2的斜面靠近定位夹具1的斜切面，使定位夹具1斜切面上的圆销12和削边销13同时插入楔形曲轴箱盖2斜面上两个定位孔内，并使两个倾斜面紧贴于一起，楔形曲轴箱盖2获得完全定位后，最后用设置于定位夹具1上的夹持部(图未示)将楔形曲轴箱盖2夹紧在定位夹具1上。
定位夹具1是斜面结构，其质量相对车床主轴轴线分布不均，这会使车床主轴在旋转时发生振动，影响工件的表面质量。为了防止工件在旋转中出现振动，在所述定位夹具1上固定设有一平衡块3。以定位夹具1的旋转轴线为参照，该平衡块3位于定位夹具1质量较轻的一侧，从而在一定程度上减小质量分布不均的问题，进而确保车床主轴旋转得更加平稳。
步骤二、设定工件坐标系：以楔形曲轴箱盖2轴承孔系公共轴线为Z轴；以所述Z轴与楔形曲轴箱盖2的斜切面的交点为坐标系原点O，以过该原点O且与Z轴垂直的直线为X轴；坐标系各轴的正方向与数控车床各轴的正方向相同。该原点O的设定能使工件坐标系原点O与楔形曲轴箱盖2上L1尺寸设计基准重合，可避免在加工中产生基准误差，从而提高孔系加工的尺寸精度。
步骤三、装配校正对刀装置4：具体地，所述对刀装置4为直角对刀装置，其包括两个绝对平行的平面：A工作面和B工作面，该两平面相距一个固定的距离，在本实施例中，A工作面和B工作面相距d＝10mm；使对刀装置4的A工作面过上述坐标系原点O且垂直于Z轴，该A工作面用于粗、精镗刀在Z轴方向对刀；B工作面用于粗、精车刀在Z轴方向对刀；确定好对刀装置4的位置后，再用定位销钉和螺钉将其固定于夹具1上；
步骤四、建立工件坐标系和刀具补偿：利用对刀装置的A工作面对内孔镗刀进行对刀，建立工件坐标系Z轴；利用工件自身对刀，建立工件坐标系X轴；利用对刀装置的B工作面对刀，利用数控系统的刀具补偿功能，对外圆车刀进行校刀。
步骤五、：编制楔形曲轴箱盖轴承孔系加工程序；
轴承孔系加工，包括以下两个工艺过程：
工序a、车床主轴带动定位夹具1和楔形曲轴箱盖2旋转，镗刀分别沿着Z轴和X轴方向进刀，镗刀对楔形曲轴箱盖2内孔及端面进行粗镗及精镗；具体在本实施例中，所述内孔包括轴承孔21及其端面、油封孔22，并倒内孔角24(如图2所示)；
工序b、车床主轴带动定位夹具1和楔形曲轴箱盖2旋转，车刀分别沿着Z轴和X轴方向进刀，车刀对楔形曲轴箱盖2外圆凸台进行粗车及精车；具体在本实施例中，所述外圆凸台为电机定子定位凸台23及相关平面，并车外圆倒角0.5*45°(如图3所示)；
具体在本实施例中，所述轴承孔21、油封孔22均是内孔，所述轴承孔21定位端面为圆环形平面；所述电机定子定位凸台23为外圆凸台；所述轴承孔21尺寸为φ32mm，所述油封孔22尺寸为φ27mm，所述凸台23的底部平面的范围为φ58mm*φ34mm，前述各加工部位的尺寸精度均是7级。
优选地，根据楔形曲轴箱盖2的外形尺寸要求，所述数控车床采用CK6140数控车床，前置刀架；所述粗镗采用内孔右偏粗镗刀进行，所述精镗采用内孔右偏精镗刀进行；所述粗车采用90°外圆粗车刀，所述精车采用90°外圆精车刀。值得一提的是在用车刀对外圆凸台及相关平面进行加工的操作过程中，需要对刀具的位置作补偿处理。
在本实施例中，刀具选择、加工部位尺寸及精度要求见下表：
刀具表 单位：mm
如上所述，本发明通过设计制造法兰式楔形定位夹具1，实现了楔形曲轴箱盖2轴承孔系加工在数控车床上的定位夹紧；通过在定位夹具1上设置对刀装置4，实现了将工件坐标系原点建立在楔形曲轴箱盖2轴承孔系公共轴线与箱盖斜面的交点上，进而达到了消除加工过程中的基准误差，提高了工件的尺寸精度目的；通过在定位夹具1上设置平衡装置，降低了加工过程中的振动，提高了工件的表面精度。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将定位夹具安装于数控车床主轴上，使定位夹具的回转中心轴线与车床主轴轴线重合，将楔形曲轴箱盖固定于定位夹具上，使其轴承孔系的公共轴线与车床主轴轴线重合；
步骤二、设定工件坐标系：以楔形曲轴箱盖轴承孔系公共轴线为Z轴；以所述Z轴与楔形曲轴箱盖的斜面的交点为坐标系原点，以过该原点且与Z轴垂直的直线为X轴；
步骤三、装配校正对刀装置：将对刀装置固定于定位夹具上，使对刀装置的A工作面过坐标系原点且垂直于Z轴，该A工作面用于内孔镗刀的Z轴方向对刀；对刀装置上与A工作面平行的B工作面用于外圆车刀的Z轴方向对刀；
步骤四、建立工件坐标系和刀具补偿：利用对刀装置的A工作面对内孔镗刀进行对刀，建立工件坐标系Z轴；利用工件自身对刀，建立工件坐标系X轴；利用对刀装置的B工作面对刀，利用数控系统的刀具补偿功能，对外圆车刀进行校刀；
步骤五、编制加工程序，完成轴承孔系加工，包括以下工艺过程：
工序a、车床主轴带动定位夹具和楔形曲轴箱盖旋转，镗刀分别沿着Z轴和X轴方向进刀，镗刀对楔形曲轴箱盖内孔及端面进行粗镗及精镗；
工序b、车床主轴带动定位夹具和楔形曲轴箱盖旋转，车刀分别沿着Z轴和X轴方向进刀，车刀对楔形曲轴箱盖外圆凸台进行粗车及精车。
2.如权利要求1所述的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，所述步骤一中，楔形曲轴箱盖是通过设置在定位夹具的斜切面、一个削边销及一个圆销来进行定位的。
3.如权利要求1所述的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，所述对刀装置通过定位销钉和螺钉固定于所述定位夹具上。
4.如权利要求1所述的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，所述镗刀包括内孔右偏粗镗刀及内孔右偏精镗刀；所述车刀包括90°外圆粗车刀及90°外圆精车刀。
5.如权利要求1所述的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，所述数控车床采用CK6140数控车床。
6.如权利要求1所述的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，所述定位夹具为法兰式楔形定位夹具，其上设有与车床主轴法兰相配合的凹槽及与楔形曲轴箱盖的斜面相配合的斜切面、分别用于将其固定于车床主轴上的定位部及用于夹持楔形曲轴箱盖的夹持部。
7.如权利要求6所述的楔形曲轴箱盖轴承孔系数控加工工艺，其特征在于，所述定位夹具上固定设有一使其质量绕轴分布更均匀的平衡块。
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